KR20040095149A - 활성도 검출기 회로 - Google Patents

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게힐스도프리엔
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Abstract

고값과 저값을 갖는 신호와 함께 이용하기 위한 활성도 검출 시스템으로서, 차동 증폭기, 필터, 및 신호와 임계값을 비교하고 상기 임계값이 상기 신호를 초과하는지, 상기 신호 미만인지, 또는 상기 신호의 고값과 저값 사이에 있는지를 판정하도록 구성된 비교기를 구비한다.

Description

활성도 검출기 회로{ACTIVITY DETECTOR CIRCUIT}
활성도 검출 시스템은 특정 시스템의 전압 또는 전류 레벨을 모니터링하기 위하여 사용될 수 있다. 그러나, 이들 활성도 검출 시스템은 용이하게 변화될 수 없는 소정의 임계 레벨에 대하여 전압 또는 전류 레벨을 비교하는 간단한 비교기들인 경우가 많다.
또한, 이들 종래 기술의 활성도 검출 시스템의 출력은 간단하여, 그 출력이 "1"은 활성을 그리고 "0"은 비활성을 나타내는 단일 비트인 경우가 많다.
발명의 요약
본 발명의 발명자들은 활성도를 모니터링할 수 있고, 신호의 하이 레벨과 로우 레벨을 확인할 수 있고, 연장된 기간동안 상기 신호가 온 또는 오프인지를 판정할 수 있는 활성도 검출 시스템의 제조할 수 있도록 하는 발명을 고안했다. 이 유연성은 본 발명에 따라 구성된 단일의 활성도 검출 시스템이 이전에 개별적으로 행하여졌을 수 있는 다수의 용도들중의 어느 하나 또는 그 이상을 위하여 사용될 수 있게 한다. 이 시스템과 그 다양한 용도는 상세하게 후술한다.
여기에 기술된 이점과 특징들은 예시적인 실시예로부터 이용 가능한 많은 이점과 특징들중의 일부이고, 이 예시적인 실시예들은 본 발명을 이해하는데 단지 도움을 주기 위하여 제시된 것이다. 이들은 청구의 범위에 의하여 한정된 본 발명 또는 그 청구의 범위의 등가물을 제한하기 위한 것이 아님을 이해하여야 한다. 예를 들면, 이들 이점중의 몇몇은 이들이 하나의 실시예에 동시에 존재할 수 없다는 점에서 상호 모순적이다. 마찬가지로, 일부 이점들은 본 발명의 일 태양에 적용될 수 있을 뿐이며, 다른 태양에는 적용될 수 없다. 그러므로, 이러한 특징과 이점들의 요약은 등가물을 판정하는데 있어서 결정적인 것으로 고려되어서는 안된다. 본 발명의 추가적인 특징들과 이점들은 후술하는 상세한 설명, 도면 및 청구의 범위에서 명백할 것이다.
본 발명은 일반적으로 전자 검출 장치에 관한 것이고, 더 상세하게는 활성도(activity) 검출기 회로에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템의 블록도이다;
도 2는 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템의 동작의 일 태양을 예시하는 그래프이다;
도 3은 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템의 동작의 제2 태양의 그래프이다;
도 4는 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템의 동작의 제3 태양의 그래프이다; 및
도 5는 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템의 동작의 제4 태양의 그래프이다.
본 발명에 따르면 여러 동작들이 통상의 활성도 검출기 시스템에 의하여 수행될 수 있다. 이들 동작은 비활성 신호를 검출하는 것, 신호의 고값과 저값을 판정하는 것, 연장된 기간동안 로우(low)였던 신호를 검출하는 것, 연장된 기간동안 온(on)이었던 신호를 검출하는 것, 및 복수의 임계값을 이용하여 신호의 DC 평균값을 검출하는 것을 포함한다. 본 발명에 따른 활성도 검출기 시스템은 이들 동작을 모두 수행할 수 있다. 게다가 본 발명에 따른 활성도 검출기 시스템은, 예를 들면 프로그래밍된 프로세서, 마이크로프로세서 또는 다른 제어 회로와 같은 제어 시스템을 추가 설치함으로써, 사용자로부터 재프로그래밍되는 일 없이 자동으로 모든 동작들을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템의 블록도이다. 본 실시예의 시스템은, 입력 신호의 전압 레벨(116)과 임계 레벨(114) 사이의 차이에 따라서 전압 레벨을 출력하는 두개의 차동 이득 스테이지(102, 104)를 구비하고 있다. 장치의 용도에 따라서 더 많은 차동 이득 스테이지들이 필요할 수도 있다. 필터(106)는 차동 이득 스테이지들의 출력에 접속되어 필터링된 평균 신호 레벨을 얻는다. 다른 변형예에서는, 고주파수 입력 신호에서 마찬가지로 동작할 수 있도록 상기 필터에 사용된 커패시터의 값들을 동적으로 변화시키는 데에 잠재적으로 유용하다. 예를 들면, 정전용량은, 고주파수 입력 신호의 경우에 감소되고 저주파수 입력 신호의 경우에 증가된다. 비교기(108)는 신호 필터 전압 레벨을 두 기준 전압인 고 기준(110) 및 저 기준(112)과 비교하고, 신호 필터 전압 신호가 기준 전압을 초과하는지 또는 미만인지를 나타내는 두개의 출력을 발생한다. 이들 두개의 출력은 미만 신호 레벨(signal level below)(118)과 초과 신호 레벨(signal level above)(120)이다.
상기 활성도 검출기 시스템의 일부 개별 동작들이 도 2에 도시되어 있다. 도 2는 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템에 의한 일 동작의 그래프이다. 신호 전압 레벨(220)이 입력에 인가된다. 차동 이득 스테이지(102)의 다른 단부에서의 임계 레벨은 임계 "A"(202)이거나 임계 "B"(204)일 수 있으며, 여기서 상기 임계 레벨은 상기 신호 전압 레벨(220)의 스윙 범위내이다. 상기 임계 레벨이 스윙 범위내에 있는 경우, 차동 이득 스테이지(102, 104)는 풀(full) 디지털 레벨로 신호 전압 레벨(220)을 증폭한다. 다음에, 필터(106)는 상기 신호 전압 레벨(220)의 평균을 찾아낸다. 상기 신호 전압 레벨(220)이 풀 디지털 레벨로 증폭되었기 때문에 필터(106)의 출력 전압 레벨은 상기 디지털 범위의 중간점이다. 따라서, 상기 임계 "A"(202)와 임계 "B"(204) 양측에 대한 필터 출력(206)은 서로 동일하고 고 기준(222)과 저 기준(224)의 중간에 있으며, 이는 임계값이 신호 스윙내에 있음을 나타낸다. 다음에, 상기 비교기는 필터 출력(206)과 고 기준(222) 및 저 기준(224)을 비교하고, 임계값이 신호 전압 레벨(220)의 스윙 범위내에 있는지를 판정하는데 이용된다. 상기 판정의 출력은 미만 신호 레벨(118)과 초과 신호 레벨(120)의 두 출력이 모두 온으로 되어, 임계값이 스윙범위내에 있음을 나타낼 수도 있다.
본 발명에 따른 활성도 검출 시스템의 또 다른 동작에서는, 임계 "D"(212)는 상기 입력 전압 신호(220)보다 크게 설정된다. 다음에, 차동 이득 스테이지(102,104)는, 임계 입력(114)이 항상 신호(116)보다 크기기 때문에 상기 전압 레벨을 디지털 하이(digital high) 레벨로 출력한다. 임계 레벨(114)이 단지 신호(116)를 약간 상회할 뿐이라면, 차동 스테이지(102, 104)는 신호(116)를 제대로 증폭하지 않는다는 것에 주의해야 한다. 그러므로, 차동 스테이지(102, 104)는, 스테이지마다 적절한 이득으로 또는 추가적인 이득 스테이지들을 이용하여 상기 신호(116)를 적절하게 증폭하기에 충분한 이득을 가져야 한다. 차동 이득 스테이지들로부터의 출력은 그후 필터에 도달한다. 상기 출력이 디지털 하이 레벨이므로, 상기 필터에 의하여 얻어진 필터 출력 레벨(214) 또한 디지털 하이이다. 고 기준은 디지털 하이 이하의 레벨이어야 하고, 이에 따라 비교기(108)는 임계 "D"(212)가 상기 신호 전압 레벨(220)보다 큰지를 판정할 수 있다. 유사한 동작이 상기 신호 전압 레벨(220) 이하의 임계 "C"(208)로 수행될 수 있다. 필터 출력(210)이 저 기준 미만이라면, 비교기(108)는 임계 "C"(208)가 상기 신호 전압 레벨(220) 이하인지를 판정할 수 있다.
도 1에서의 고 기준(110)에 대응하는 고 기준(222)은, 임계 레벨이 입력 신호의 스윙 범위내에 설정되는 경우의 필터 출력(206)과 임계 레벨이 입력 신호의 스윙 범위보다 높게 설정되는 경우의 필터에 의하여 출력된 하이 레벨(214) 사이에 있도록 설정되어야 한다. 도 1에서의 저 기준(112)에 대응하는 저 기준(224)은, 임계 레벨이 입력 신호의 스윙 범위내에 설정되는 경우, 필터 출력(206)과 임계 레벨이 입력 신호의 스윙 범위 이하로 설정되는 경우에 필터에 의하여 출력된 로우 레벨(210) 사이에 있도록 설정되어야 한다. 상술한 기준들의 정확한 위치는 필터출력(206, 210, 214)과 비교하기 위한 최대 마진이 되도록 설정되어야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템의 동작의 일 태양의 그래프이다. 상세하게는, 도 3은 연장된 기간동안 로우였던 신호를 검출하는 동작을 나타내는데, 이는 불량 전원 장치 또는 파손된 접속을 잠재적으로 나타낸다. 신호 필터 전압 레벨(320)은 디지털 신호 전압 레벨로부터 얻어진다. 임계 레벨(330)도 설정된다. 임계값이 필터링된 레벨(320)에 의해 크로스(cross)되는 경우에, 상기 임계 레벨(330)은 신호(310)의 정상 로우 레벨 이하로 낮아진다. 새로운 임계값이 크로스된다면 신호는 비활성으로 된다. 만약 크로스되지 않는다면 신호는 연장된 기간동안 로우였던 것이다. 스턱 로우 지시 신호(340)는 신호 전압 레벨(310)이 연장된 기간동안 로우였다는 것을 나타내도록 턴온될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템의 동작의 제2 태양의 그래프이다. 상세하게는, 도 4는 연장된 기간동안 온이었던 신호를 검출하는 동작을 나타내는데, 이는 장치가 스턱 "온"인 것을 잠재적으로 나타내는 것이다. 도 4에 도시된 동작은, 신호 필터 전압 레벨(420)이 임계값(430)을 초과하는 경우에 스턱 하이 지시 신호(440)가 턴온되어 신호 전압 레벨이 연장된 기간동안 하이였음을 나타내는 것을 제외하고는 도 3에 도시된 동작과 유사하다. 따라서, 임계 레벨(430)은 신호 전압 레벨(410)의 고전압 레벨에 가깝다.
도 5는 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템의 동작의 제3 태양의 그래프이다. 상세하게는, 도 5는 복수의 임계값을 이용하여 신호의 DC 평균값을 검출하는 동작을 나타낸다. 이 동작에서, 복수의 임계값(530)이 설정되고, 각 임계값은 지시기를 동작시킬 수 있다. 임계값들(530)은 신호 전압 레벨(510)의 스윙 범위내에 설정되거나 고전압과 저전압을 넘어 설정될 수 있다. 임계값의 입도에 따라 정밀도를 변화시킴으로써, 복수의 임계값(530)의 이용은 사용자로 하여금 신호 전압 레벨(510)의 가능한 값 범위의 어디에 신호 전압 레벨(510)의 DC 평균이 있는지 그리고 DC 레벨이 시간에 따라 어떻게 변하였는지를 식별할 수 있도록 한다. 이 동작 모드의 제공은 본 발명의 활성도 검출기를 재프로그래밍하는 것을 요구하지 않는다. 게다가, 더 높은 또는 더 낮은 레벨에서의 특정 임계값이 상기 활성도 검출기 임계값들처럼 이용되어, 장치 또는 접속이 비활성, 또는 스턱 로우(stuck low) 또는 스턱 하이(stuck high)인지를 검출할 수 있다.
이에 따라 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템은 복수 용도 활성도 검출기로서 이용될 수 있다. 활성도 검출기의 동작은 후술하는 것처럼 본 발명의 활성도 검출 시스템을 이용하여 구현된다. 임계 레벨(114)은 신호 전압 레벨(116)의 스윙 범위의 중간과 하한 사이에 설정된다. 전원 장치가 비활성인 경우에는, 신호 전압 레벨(116)은 도 2에서 임계 "D"(212)에 대하여 기술한 시나리오와 유사하게, 임계 레벨(114) 아래로 떨어질 것이다. 신호 전압 레벨(116)이 비활성이고 임계 레벨(114) 아래로 떨어지는 경우에는, 차동 이득 스테이지(102, 104)는 디지털 하이 값으로 스윙할 것이다. 디지털 하이 값용 필터 출력은 고 기준보다 크고, 비교기의 미만 신호 레벨(118)은 온(ON)될 것이다. 그후, 미만 신호 레벨(118)과 같은 비교기(108)의 출력이 비활성을 나타내는데 이용된다.
또한, 본 발명의 시스템은 입력 신호 드리프트(drift)를 추적하는데도 이용될 수 있는 바, 상기 추적은 DC 오프셋이 신호로 도입된 때 발생한다. 높은 임계값은 양의 DC 오프셋을 위하여 설정되고 낮은 임계값은 음의 DC 오프셋을 위하여 설정된다. DC 오프셋이 너무 심해서 전체 신호가 임계값 초과 또는 미만으로 되는 경우에, 임계 "D"(212) 또는 임 계"C"(208)에 대하여 기술된 것과 유사한 시나리오가 발생하고, 비교기(108)의 출력에 의하여 지시가 나타내진다. 제어 시스템이 규칙적인 증분에서 임계값을 변경시키도록 이용된다면, 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템은 도 5에 도시된 동작, 특히 신호의 DC 평균의 검출을 수행하게 될 수 있다. 예를 들면, 입력 신호가 양의 DC 오프셋을 갖는 경우, 임계 레벨은 초기에 상기 신호 이하의 레벨로 설정된다. 그후, 다음 증분이 임계값을 스윙 범위내로 들어가게 하는 곳에 임계 레벨이 있는 것으로 판명되도록 임계값이 증분된다. 이 변화는 미만 신호 레벨(118)과 초과 신호 레벨(120)에 있어서의 변화에 의하여 관찰될 수 있다. 임계 레벨이 입력 신호의 스윙 범위내로 들어가기 때문에, 필터(106)으로부터의 필터 출력은 입력 신호의 DC 평균을 나타내며, 임계 레벨은 입력 신호의 하한을 나타낸다. 임계 레벨의 증분이 계속됨에 따라 입력 신호의 상한도 검출된다.
유사한 절차가 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템이 자기 조정(self-adjust)되도록 하기 위하여 행해질 수 있다. 전술한 바와 같이, 입력 신호는 종종 DC 오프셋을 가질 수도 있고, 전압 레벨이 표류할 것이다. 만약, 임계 레벨이 정적으로 설정되면, 에러가 발생할 것이다. 예를 들면, DC 오프셋을 갖지 않는 입력 신호는 명목상으로 2.0V에서 2.3V까지 스윙할 것이고, 비활성 임계값은 1.9V로 설정된다. 그러나, 입력 신호가 -0.5V의 DC 오프셋을 포함한다면 이 신호는 1.5V 내지 1.8V로 스윙하고, 활성도 검출기 시스템의 동작에서 그 신호를 비활성이 되는 것으로 해석할 것이다. 그러므로, 전류 평균 입력 신호 레벨과 입력 신호의 상한과 하한을 찾아냄으로써 입력 신호의 표류(drift)에 따라 활성도 검출 시스템이 자기 조정을 하게 하는 것이 바람직하다.
평균 입력 신호 레벨은, 입력 신호의 스윙 범위내에 있는 임계 레벨을 입력하고 필터링된 출력을 관찰함으로써 검출될 수 있고, 여기서 상기 필터링된 출력은 평균 신호 레벨을 나타낸다. 입력 신호의 상한과 하한은 소정의 레벨에서 임계 레벨을 시작하고 미만 신호 레벨(118)과 초과 신호 레벨(120)이 상태를 변화시키는 임계 레벨을 검출함으로써 밝혀진다. 예를 들면, 임계 레벨은 최저의 레벨에서 시작한다. 그 지점에서 초과 신호 레벨(120)은 온이다. 그후 임계 레벨이 증분된다. 미만 신호 레벨(118)과 초과 신호 레벨(120)의 양측이 온되어 임계 레벨이 입력 신호의 스윙 범위내에 있는 것을 지시하는 지점에 도달될 때, 그 지점에서의 임계 레벨이 입력 신호의 하한을 나타낸다. 미만 신호 레벨(118)만이 온되는 지점에 임계 레벨이 도달한 경우, 그 임계 레벨은 입력 신호의 상한을 나타낸다. 이들 값이 결정됨에 따라, 임계 레벨은 활성도 검출 동작을 위하여 평균 레벨과 하한 사이에 설정될 수 있다. 또 다른 임계값은 하한 근처에 설정되어 연장된 기간동안 신호가 로우였는지를 판정할 수 있으며, 그 동작이 도 3에 도시되어 있다. 또 다른 임계값은 상한 근처에 설정되어 연장된 기간동안 신호가 온 되는지를 판정할 수 있으며, 그 동작은 도 4에 도시되어 있다.
다른 요소들이 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템에 부가되어 시스템을 보다 넓은 용도로 만들 수 있다. 예를 들면, 상태 등록기(status register)가 비교기(108)의 출력을 저장하는데 이용될 수 있다. 상태 등록기를 임계 전압 레벨(114)을 제어할 수 있는 제어 시스템과 조합하여 이용함으로써, 본 발명에 따른 활성도 검출 시스템이 임계 레벨을 특정한 용도에 맞도록 동적으로 및 자동적으로 변화시킬 수 있다.
상술한 기재는 예시적인 실시예를 나타낼 뿐임을 이해하여야 한다. 본 명세서의 독자의 편의를 위하여, 상기 기재는 모든 가능한 실시예의 대표적인 샘플에 초점이 맞춰져 있으며, 이 샘플은 본 발명의 원리를 시사한다. 상기 기재는 모든 가능한 변형예를 빠짐없이 열거하는 것을 시도하지 않는다. 본 발명의 특정 부분에 대해서는 선택적인 실시예들이 제시되지 않을 수 있거나 다른 기재되지 않은 실시예들이 부분적으로 이용 가능할 수도 있지만, 이들 선택적인 실시예들이 부정되는 것으로 간주되어서는 안된다. 이 분야에서 통상의 기술을 가진 자는 상기한 기재되지 않은 실시예들의 대다수가 본 발명과 동일한 원리를 포함하고 있으며 다른 실시예들은 등가임을 인식할 것이다.

Claims (3)

  1. 고값과 저값을 갖는 신호와 함께 이용하기 위한 활성도 검출 시스템에 있어서,
    입력과 출력을 갖는 차동 증폭기;
    입력과 출력을 가지며, 상기 입력이 상기 차동 증폭기의 출력에 접속되어 있는 필터; 및
    상기 필터의 출력에 접속되고, 상기 신호와 임계값을 비교하여 상기 임계값이 상기 신호를 초과하는지, 상기 신호 미만인지, 또는 상기 신호의 고값과 저값사이에 있는지를 판정하도록 구성된 비교기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성도 검출 시스템.
  2. 적어도 하나의 차동 이득 스테이지;
    비교기 스테이지;
    상기 적어도 하나의 차동 이득 스테이지와 상기 비교기 스테이지 사이에 배치 및 접속되어, 상기 적어도 하나의 차동 이득 스테이지를 통과하는 신호로부터 유도된 평균 신호를 상기 비교기 스테이지에 공급하도록 구성된 필터 스테이지;
    고 임계 레벨 신호를 설정하는 제1 기준 발생기; 및
    저 임계 레벨 신호를 설정하는 제2 기준 발생기
    를 포함하고,
    상기 비교기는, 상기 고 임계 레벨 신호와 상기 저 임계 레벨 신호를 수신하고 상기 고 임계 레벨 신호와 상기 저 임계 레벨 신호의 양측과 상기 평균 신호간의 관계를 지시하는 결과를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 레벨 활성도 검출 시스템.
  3. 평균 신호를 공급하기 위한 수단; 및
    상기 평균 신호를 공급하기 위한 수단의 상측에 결합되어, 상기 평균 신호를 수신하고, 상기 평균 신호를 각각이 다른 값들을 갖는 한 쌍의 임계 신호와 비교하고, 상기 평균 신호를 유도하는데 이용된 입력 신호가 스턱 하이(stuck high) 상태, 스턱 로우(stuck low) 상태 또는 동작 상태 중의 하나인지를 지시하는 결과를 출력하기 위한 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 활성도 검출 장치.
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